視覺導(dǎo)航中移動(dòng)機(jī)器人的一種定位和導(dǎo)航方法.pdf

1、近年來,機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,伴隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算性能的提升,機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也變得更加廣闊。在這一趨勢下,研究能夠應(yīng)用于工業(yè)制造,教育,醫(yī)療,軍事,公共服務(wù)等領(lǐng)域的移動(dòng)機(jī)器人,使其能夠真正進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用就具有了重要的意義。移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航研究已成為新的研究熱點(diǎn),而基于視覺的導(dǎo)航相比應(yīng)用其他傳感器的導(dǎo)航方式,因?yàn)榫哂蝎@取信息量大而直觀,更符合人類的感知行為,又不對工作環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點(diǎn),是一種發(fā)展前景非常好的導(dǎo)航方式。
　　 本

2、文針對沿導(dǎo)航線進(jìn)行視覺導(dǎo)航的方法,利用虛擬定標(biāo)線實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)航線的跟蹤,解決了任意攝像頭俯仰角下虛擬定標(biāo)線的確定問題,給出俯仰角與攝像頭視野范圍的關(guān)系的證明。完善了課題組有關(guān)機(jī)器人導(dǎo)航的電子地圖功能,利用電子地圖,對機(jī)器人的移動(dòng)路徑進(jìn)行規(guī)劃和控制,使機(jī)器人能夠自主移動(dòng)到給定的目標(biāo)點(diǎn)。使用改進(jìn)的加入顏色標(biāo)記的路口節(jié)點(diǎn)編碼,提高了機(jī)器人識(shí)別節(jié)點(diǎn)的能力,改善識(shí)別效果,使機(jī)器人自主移動(dòng)的可靠性有了進(jìn)一步提高。集成上述功能,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在已知地圖范圍內(nèi)

3、移動(dòng)到指定位置的功能,以此完成機(jī)器人導(dǎo)航。
　　 介紹了機(jī)器人導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件的開發(fā),結(jié)構(gòu)等。對課題所選用的Up-techVoyager-ⅡA移動(dòng)機(jī)器人的硬件體系,機(jī)械結(jié)構(gòu),軟件開發(fā)環(huán)境等進(jìn)行了系統(tǒng)的說明。主要內(nèi)容如下:
　　 1、探討和回顧了自主移動(dòng)機(jī)器人方向的研究現(xiàn)狀和發(fā)展,介紹了機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)以及機(jī)器人視覺在自主導(dǎo)航方面的應(yīng)用等相關(guān)研究現(xiàn)狀,對本文的選題背景、論文的主要結(jié)構(gòu)作了介紹。
　　

4、2、介紹機(jī)器人導(dǎo)航策略的研究。對虛擬定標(biāo)線技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),提出了任意俯仰角下的虛擬定標(biāo)線的確定方法,并給出了推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明了該方法的正確性和有效性。改進(jìn)了導(dǎo)航線的識(shí)別算法,在原算法中加入了利用OTSU算法進(jìn)行閾值動(dòng)態(tài)調(diào)整的功能,使導(dǎo)航線的識(shí)別效果更加穩(wěn)定,對光影的魯棒性有了一定的提高。提出了不同俯仰角與模糊控制策略之間的關(guān)系問題,證明了攝像頭俯仰角與攝像頭視野區(qū)域之間存在著內(nèi)在聯(lián)系,并給出了其推導(dǎo)公式,當(dāng)給定某較小的俯仰角下的模糊

5、控制策略后,對任意較大的俯仰角,能夠自動(dòng)給出相應(yīng)的模糊控制策略,控制機(jī)器人沿導(dǎo)航線行進(jìn)。對以上理論進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　 3、介紹利用電子地圖沿導(dǎo)航線行進(jìn)中的路徑規(guī)劃方法,標(biāo)志點(diǎn)識(shí)別方案的改進(jìn),機(jī)器人避障策略的初步研究。原有的編碼識(shí)別方法,由于沒有對節(jié)點(diǎn)標(biāo)志朝向的識(shí)別,即標(biāo)志本身沒有方向的區(qū)分,為了使機(jī)器人從各個(gè)不同方向移動(dòng)到節(jié)點(diǎn)時(shí),讀取到的節(jié)點(diǎn)信息都一致,節(jié)點(diǎn)標(biāo)志的編碼必須從四個(gè)方向觀察都完全一樣,這樣就限制了可

6、用編碼的數(shù)量,編碼的確定也比較復(fù)雜。本文中使用了改進(jìn)的編碼,在編碼標(biāo)志中加入紅藍(lán)色塊以標(biāo)定編碼的方向,當(dāng)識(shí)別到編碼之后,首先確定其朝向,將編碼旋轉(zhuǎn)到正向再進(jìn)行識(shí)別,這樣便解決了自不同方向移動(dòng)到編碼區(qū)后的識(shí)別問題,簡化了編碼的設(shè)計(jì)。
　　 4、在廠商提供的軟件平臺(tái)上進(jìn)行了二次開發(fā),對軟件的原有模塊進(jìn)行了封裝,解決了程序運(yùn)行中的不穩(wěn)定因素,程序可靠性大大提升,使之更便于開發(fā)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試,也為以后的工作打下了基礎(chǔ)。
　　 下一步